Fachverband Didaktik der Physik (DD)

Übersicht Fachverband Didaktik der Physik (DD) Sprecher des Fachverbands: Roger Erb Goethe-Universität Frankfurt Max-von-Laue-Str. 1 60438 Frankfurt roger.erb@physik.uni-frankfurt.de Örtliche Tagungsleitung: Thomas Wilhelm Goethe-Universität Frankfurt Max-von-Laue-Str. 1 60438 Frankfurt wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Übersicht der Hauptvorträge und Fachsitzungen (Hörsäle HZ 12 und Casino 1.801, 1.802, 1.811, 1.812; Poster Casino 1. OG) Plenarvortrag des Fachverbands DD PV I Mo 11:30 12:30 HZ 1+2 Erkenntnisvermittlung aus erster Hand Michael Kobel Hauptvorträge DD 10.1 Mo 17:45 18:30 HZ 12 Hochschuldidaktische Bildungsforschung und Physikdidaktik - Interventionen & Befunde Volkhard Nordmeier DD 16.1 Mi 11:00 12:00 HZ 12 Problemtypenbasierte Modellierung und Messung experimenteller Kompetenzen von 12- bis 15-jährigen Jugendlichen Christoph Gut DD 17.1 Mi 12:00 13:00 HZ 12 Physiklehrerausbildung in Deutschland - Ergebnisse einer Umfrage Rita Wodzinski Fachsitzungen DD 1.1 1.6 Mo 14:00 16:00 Casino 1.801 Lehreraus- und Lehrerfortbildung 1 DD 2.1 2.6 Mo 14:00 16:00 Casino 1.802 Neue Konzepte 1 DD 3.1 3.6 Mo 14:00 16:00 Casino 1.811 Lehr- und Lernforschung 1 DD 4.1 4.6 Mo 14:00 16:00 Casino 1.812 Praktika und neue Praktikumsversuche 1 DD 5.1 5.6 Mo 14:00 16:00 HZ 12 Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht 1 DD 6.1 6.3 Mo 16:30 17:30 Casino 1.801 Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht 2 DD 7.1 7.3 Mo 16:30 17:30 Casino 1.802 Sonstiges DD 8.1 8.3 Mo 16:30 17:30 Casino 1.811 Neue Medien 1 DD 9.1 9.3 Mo 16:30 17:30 Casino 1.812 Hochschuldidaktik 1 DD 10.1 10.1 Mo 17:45 18:30 HZ 12 Hauptvortrag 1 DD 11.1 11.6 Di 14:00 16:00 Casino 1.801 Lehreraus- und Lehrerfortbildung 2 DD 12.1 12.5 Di 14:00 15:40 Casino 1.802 Neue Konzepte 2 DD 13.1 13.6 Di 14:00 16:00 Casino 1.811 Lehr- und Lernforschung 2 DD 14.1 14.6 Di 14:00 16:00 Casino 1.812 Hochschuldidaktik 2 DD 15.1 15.57 Di 16:30 17:30 Casino 1.OG Postersitzung DD 16.1 16.1 Mi 11:00 12:00 HZ 12 Hauptvortrag 2 DD 17.1 17.1 Mi 12:00 13:00 HZ 12 Hauptvortrag 3 DD 18.1 18.6 Mi 14:00 16:00 Casino 1.801 Astronomie DD 19.1 19.6 Mi 14:00 16:00 Casino 1.802 Neue Konzepte 3 DD 20.1 20.5 Mi 14:00 15:40 Casino 1.811 Neue Medien 2 DD 21.1 21.6 Mi 14:00 16:00 Casino 1.812 Praktika und neue Praktikumsversuche 2 Podiumsdiskussion zum Karlsruher Physikkurs Dienstag 11:00 13:00 HZ 12

Übersicht Mitgliederversammlung des Fachverbands Didaktik der Physik Dienstag 17:45 19:30 HZ 12 1. Genehmigung der Tagesordnung 2. Genehmigung des Protokolls der Mitgliederversammlung vom 26.2.2013 3. Bericht des Vorstandes 4. Kontroverse um den Karlsruher Physikkurs 5. Berichte aus den Arbeitsgruppen und Kooperationen 6. Initiativen des Fachverbandes 7. Termine 8. Verschiedenes Exkursion zur GSI Mittwoch 15:30-18:30 Anmeldung bis 25.2. erforderlich, siehe Tagungshomepage Lehrerfortbildungsprogramm AG Schule - Mittwoch 14:00-16:00 Casino 1.802 Vorträge "Neue Konzepte 3" - Mittwoch 16:30 Casino 1.802 Mitgliederversammlung Workshop der AG Multimedia Mittwoch 16:30 Casino 1.811

Montag DD 1: Lehreraus- und Lehrerfortbildung 1 Zeit: Montag 14:00 16:00 Raum: Casino 1.801 DD 1.1 Mo 14:00 Casino 1.801 Ko-WADiS - Erkenntnisgewinnungskompetenz von Lehramtsstudierenden Philipp Straube und Volkhard Nordmeier Freie Universität Berlin, Fachbereich Physik Zur Erfassung des Kompetenzstandes Studierender bedarf es empirisch fundierter Messinstrumente, die hohen psychometrischen Anforderungen genügen müssen. Bislang existieren solche Instrumente nur für die Schule, für die Hochschule hingegen fehlen sie zum Großteil. Das Projekt Ko-WADiS (Kompetenzmodellierung und -erfassung zum Wissenschaftsverständnis über naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen bei Lehramtsstudierenden in den drei naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik) will die Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung von Lehramtsstudierenden in den drei genannten Fächern mit Hilfe eines Paper-and-Pencil-Kompetenztest erfassen. Zentrale Fragestellungen des Projekts umfassen die Struktur und Entwicklung der Kompetenzen Lehramtsstudierender. Außerdem werden Unterschiede im Kompetenzstand zwischen den Fächern und zwischen verschiedenen Universitäten erhoben. Ausgehend von einem a priori adaptierten Kompetenzstrukturmodell wurden Aufgaben für die Bereiche Untersuchungen und Modelle Nutzen entwickelt. Diese wurde innerhalb des letzten Jahres pilotiert und teilweise überarbeitet. Das fertige Testinstrument wird nun in einer Längsschnittstudie an Lehramtsstudierenden der beteiligten Fächer eingesetzt. Im Vortrag werden der aktuelle Stand des Projekts sowie erste Ergebnisse der Pilotierungsstudie und der Erhebung des ersten Messzeitpunktes vorgestellt. DD 1.2 Mo 14:20 Casino 1.801 Fallbasierung im Einführungsseminar Physikdidaktik Martin Hopf und Claudia Haagen-Schützenhöfer Universität Wien, AECC Physik Studierende bringen stabile Alltagsvorstellungen von effektivem Physikunterricht mit in die fachdidaktischen Lehrveranstaltungen. Eine sehr dominante Vorstellung der Studierenden ist dabei, dass mehr Praxis die notwendige Voraussetzung für gelungene Seminare ist. Viele der dort diskutierten Inhalte wie Legitimation und Ziele des Physikunterrichts oder Interesse werden von Studierenden als abstrakt und praxisfern wahrgenommen. Gleichzeitig gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass solche Aspekte wenig handlungsrelevante Bestandteile des Professionswissens sind. Als Ausweg bietet es sich an, Seminare fallbasiert zu gestalten, also konkrete Problemsituationen aus der Schul- und Unterrichtspraxis in den Mittelpunkt zu stellen. Wie unsere Erfahrungen mit einem solchen Seminar zeigen, ist es erstaunlich einfach, auch anspruchsvolle Inhalte so umzustrukturieren, dass sie von Studierenden als praxisrelevant erlebt werden. Im Vortrag wird über die Konzeption des Seminars, die verwendeten Fälle und erste Erfahrungen berichtet. DD 1.3 Mo 14:40 Casino 1.801 Die Verbesserung der Lehramtsausbildung im Bereich moderner Physik am Beispiel der Quantentheorie Matthias Schöne Fachdidaktik Physik TU Dresden, Dresden, Deutschland Bei der Ausbildung von Lehramtsstudenten stellt sich die Frage, ob die Vermittlung formal-theoretischer Kenntnisse in der Quantenphysik ausreicht, damit zukünftige Lehrer diese modern, interessant und praxisnah ihren Schülern unterrichten können. Es ist zu vermuten, dass fachdidaktische Kompetenzen, wie das Erkennen von Schülervorstellungen, Vermittlung fachspezifischer methodisch-didaktischer Kenntnisse und die Darstellung eines schüleradäquaten Zugangs ebenfalls zur soliden Ausbildung dazugehören. Dozenten und Studenten in Deutschland wurden zur Situation und Verbesserungsmöglichkeiten in der Quantenphysikausbildung befragt und daraufhin ein zusätzliches fachdidaktisches Seminar zur Quantenphysik konzipiert, in zwei Semestern an der TU Dresden durchgeführt und im Prä-Post-Design mithilfe fachlicher und fachdidaktischer Testitems sowie Concept Maps evaluiert. Der Vortrag stellt das Studiendesign und die Ergebnisse der Befragungen vor. DD 1.4 Mo 15:00 Casino 1.801 Erneuerbare Energie: Fortbildung für Erziehende Ivo Häusle und Manuela Welzel-Breuer Pädagogische Hochschule Heidelberg Pädagogische Fachkräfte in Kindertageseinrichtungen sind angehalten, laufend ihre Expertise auch im Bereich der frühen naturwissenschaftlichen Bildung (fnb) weiterzuentwickeln ( 5.5 KitaG 2002; 2.1.3 OP BaWü 2011). Ziel des hier vorgestellten Projektes ist es, dass diese Fachkräfte ihre Kompetenzen innerhalb der fnb auch mit dem Fokus auf erneuerbare Energie - sprich Sonne, Wind und Wasser als wertvolle Ressourcen - entfalten, um Kindern als professionelle Bildungsbegleitung in diesem gesellschaftlich höchst aktuellen Thema zur Seite zu stehen. Dafür wurde eine thematische Weiterbildung entwickelt, durchgeführt und wissenschaftlich begleitet. Durch die Erhebung der Selbsteinschätzung der Teilnehmenden in ihrem Kompetenzprofil konnte eine signifikante Entwicklung in den einzelnen Kompetenz-Bereichen naturwissenschaftlicher Frühförderkompetenz (NFFK-EE) (Häusle et al. 2011) festgestellt werden. Im Vortrag sollen die Fortbildung, ausgewählte Ergebnisse, sowie erste Hypothesen zur Erweiterung des Modells aufgrund der Datenlage vorgestellt werden. DD 1.5 Mo 15:20 Casino 1.801 Die Geschichte des Geiger-Müller Zählrohrs als Zugang zu NoS-Aspekten Sebastian Korff Universität Flensburg Das Geiger-Müller Zählrohr kann als eine Ikone der frühen Radioaktivitätsforschung beschrieben werden, dessen gesellschaftlicher Einfluss nicht zuletzt nach der Katastrophe in Fukushima erneut deutlich wurde. Sein charakteristisches Knacken ist schon fernab von physikalischen Grundlagen und Klassenraum oft ein Sinnbild für Strahlenschutz und für die Gefährlichkeit von radioaktiver Strahlung zugleich. Im schulischen Physikunterricht zeigt sich jedoch oft ein nur über die physikalischen Messungen motivierter Umgang mit dem Instrument. Das Zählrohr oder der Prozess der Messung bleibt dabei jedoch nicht selten außen vor. Als Fortsetzung zu meinem Vortrag auf der Tagung in Jena werde ich in diesem Jahr die Ergebnisse einer Fortbildung präsentieren. Inhalt der Fortbildung war die Konstruktion von kleinen Unterrichtskonzepten, die auf Basis einer wissenschaftshistorischen Analyse (Korff 2012) verschiedene Aspekte der Nature of Science (NoS), sprich Wesensart von Naturwissenschaften thematisieren. Zwei Gruppen von Lehrkräften (Gym und BBS) wurden vor der Fortbildung im Frühjahr 2013 über ihre Selbstkonzepte zu Nature of Science und über ihre Vorgehensweisen im Unterricht über den Themenbereich Radioaktivität semi-strukturiert interviewt. Nach sechs Monaten erfolgte eine zweite FollowUp-Befragung, die eine Veränderung des Selbstkonzepts über NoS, sowie den möglichen Einsatz der erarbeiteten Unterrichtsmaterialien erhoben hat. Die Ergebnisse, sowie sich daraus ergebende Konsequenzen werden im Vortrag vorgestellt und diskutiert. DD 1.6 Mo 15:40 Casino 1.801 Das Sonnenanalemma. Anregungen für ein Langzeitprojekt mit SchülerInnen Udo Backhaus Fakultät für Physik der Universität Duisburg-Essen, 45117 Essen Das Analemma ist eine ästhetische und faszinierende Figur, die die Sonne im Laufe eines Jahres zeichnet, wenn sie in einer geeigneten Weise betrachtet wird. Nach einer kurzen Analyse der Figur und ihrer Erklärung werden Vorschläge gemacht, wie das Analemma im Rahmen eines Ganzjahresprojektes an eine große Fensterscheibe oder auf den Fußboden eines Klassenraums oder einer Pausenhalle projiziert werden kann. Für die Erklärung der Figur und für die Planung des Projektes werden Hilfsmittel angeboten.

Montag DD 2: Neue Konzepte 1 Zeit: Montag 14:00 16:00 Raum: Casino 1.802 DD 2.1 Mo 14:00 Casino 1.802 Physikalische Aspekte des Fußballspiels - Eine Untersuchung der Wechselwirkung von Kopf und Fußball im Modellexperiment Angela Fösel und Jens Wagner Didaktik der Physik, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Die Einbindung sportlicher Themen in den Physikunterricht bietet eine Möglichkeit, das Interesse und die Motivation von Schülerinnen und Schülern zu steigern, mit der Messung und Erklärung sportlicher Aktivitäten können aber auch grundlegende physikalische Inhalte vermittelt werden. Fußball ist in sehr vielen Ländern die attraktivste Sportart, sodass eine physikalische Diskussion fußballerischer Themen meist auf großes Interesse stößt. Eine wichtige Komponente des Spieles, Kopfbälle, sind bislang noch nicht so ausführlich behandelt worden, obwohl die Frage nach der Gefährlichkeit direkt mit der Bestimmung der Kräfte und Beschleunigungen zusammenhängt. Wir haben die Wechselwirkung von Fußball und Kopf im Modellexperiment untersucht und auch theoretische Modellierungen diskutiert, die die Messdaten erklären sollen. In unserem Beitrag werden wir insbesondere die experimentellen Zugänge vorstellen, die von einfachen Versuchen bis zu Videoanalysen und Datenaufnahmen mit Beschleunigungssensoren reichen. Ein Ausblick bezüglich einer Erklärung der Daten durch theoretische Modelle unterschiedlicher Komplexität wird gegeben. DD 2.2 Mo 14:20 Casino 1.802 Digitales Experimentieren mit individuellem Feedback Stefan Richtberg und Raimund Girwidz LMU München Der Erwerb experimenteller Kompetenzen und der Fähigkeit, Theorie und Experiment miteinander zu verknüpfen, sind wichtige Ziele des Physikunterrichts. Allerdings treten diese Aspekte oft stark in den Hintergrund, wenn Experiment im Unterricht nur in Form einer Lehrerdemonstration durchgeführt werden können. Mit dem Einsatz neuer Medien kann dieser Unterrepräsentation entgegengewirkt werden. Dazu wurde eine digitale Lernumgebung zur Bewegung von Elektronen in Feldern entwickelt, in der Schülerinnen und Schüler selbstständig Hypothesen prüfen, Experimente durchführen und quantitative Beschreibungen entwickeln können. Angeleitet werden die Nutzer dabei durch konkrete Aufgaben, die jeweils einen Teil des Experimentierprozesses nachbilden. Unterstützung beim Bearbeiten bieten verschiedene Visualisierungen und individuelles Feedback. Dieses erhalten Nutzer noch während des Problemlöseprozesses. Der Vortrag stellt zunächst die verschiedenen Aufgaben mit ihren Lernzielen vor und thematisiert, wie Visualisierungen und Feedback die Verknüpfung von Theorie und Experiment konkret fördern. Abschließend werden erste Erkenntnisse aus dem Schuleinsatz präsentiert. DD 2.3 Mo 14:40 Casino 1.802 Das Fach Physik als teil eines interdisziplinären Projekts zum Stadtklima Kölns Cristal Schult und André Bresges Institut für Physik und ihre Didaktik, Universität zu Köln, Gronewaldstr. 2, 50931 Köln Das K.Ö.L.N.-Projekt hat das Ziel SchülerInnen das komplexe Thema Stadtklima (Kölns) näher zu bringen. Dies geschieht durch ein fächerübergreifendes Basismodul im ZdI-Schülerlabor der Universität zu Köln und weiterführend in einer Unterrichtsreihe an der Schule. Durch das Prä-Posttest-Design der Studie, werden der Wissensstand, -zuwachs und die Motivation der SchülerInnen an bestimmten Punkten im Verlaufe des Projekts überprüft. Weitere Daten werden durch qualitative Methoden erhoben und analysiert. Legt man den Fokus auf die 6 Experimente des fächerübergreifenden Basismoduls und deren physikalischen Anteile, kann man das Begreifen der physikalischen Aspekte und Prozesse bei den SchülerInnen betrachten. Die Chancen und Grenzen zur Einbindung des Fachs Physik und physikalischen Wissens der SchülerInnen in einem interdisziplinären Projekt werden aufgezeigt. Durch die Tests und eine Durchsicht der von den SchülerInnen beim Experimentieren bearbeiteten Arbeitsblätter kann auch die Umsetzung des Wissens und ebenso die Anwendung desselben beim Experimentieren nachvollzogen werden. Die Optimierung einer Unterrichtsreihe zum Stadtklima findet als eines der Ziele der Studie, in der Nachbereitung einen Anknüpfungspunkt. Wie sollte also die Nachbereitung solcher Inhalte im Unterricht aussehen? Und wo bietet sich eine horizontale Vernetzung zu anderen Fachinhalten und Fächern an? DD 2.4 Mo 15:00 Casino 1.802 Beim Sehen übersehen: Der Einfluss der Eigenschaften der Netzhaut auf unsere Sicht der Welt Adel Moussa und Lisa Stinken Institut für Didaktik der Physik, WWU Münster In einem immer noch überwiegend fachsystematisch geordneten Physikunterricht spielt der aktive Beitrag der Netzhaut bei der Bildentstehung im Auge in aller Regel keine Rolle. Mittels der im Vortrag vorgestellten, mit einfachen experimentellen Mitteln realisierbaren Erweiterung der klassischen Behandlung des Sehvorgangs lassen sich wesentliche physikalische Eigenschaften der Retina und deren Auswirkungen auf unser Bild der Welt thematisieren. Anhand konkreter Beispiele wird dargelegt, dass dieser Ansatz nicht nur zahlreiche neue Lerngelegenheiten bietet, sondern auch einen Beitrag zu einem viableren, weil umfassenderen Verständnis des Sehprozesses leisten kann. DD 2.5 Mo 15:20 Casino 1.802 Evaluation der Sonderausstellung elektrischer Salon in der Phänomenta Flensburg Martin Panusch, Vanessa Schmid und Peter Heering Abteilung für Physik und ihre Didaktik und Geschichte, Universität Flensburg In Kooperation zwischen der Phänomenta Flensburg und der Universität Flensburg wird seit 2012 regelmäßig eine wissenschaftshistorisch orientierte Sonderausstellung angeboten. In diesem so genannten elektrischen Salon können Besucherinnen und Besucher nicht nur Experimente aus der Geschichte der Elektrostatik am eigenen Körper erfahren, sondern diese Erfahrungen werden auch historisch kontextualisiert. Jeder dieser Sonderausstellungen wurde mit einem Fragebogen evaluiert, wobei die vorherige Befragung immer als Vorstudie für die Folgende angesehen werden kann. Der aktuelle elektrische Salon findet zu Beginn des Jahres 2014 statt. In der begleitenden Evaluation wurde zum einen erneut die Publikumsreaktion erhoben. Erstmals wurde aber außerdem untersucht, warum mache Besucherinnen und Besucher der Phänomenta das Sonderangebot nicht nutzen. In unserem Beitrag skizzieren wir zunächst das Konzept des elektrischen Salons. Zentral ist die Vorstellung unserer Erhebungsinstrumente und die Präsentation der aktuellen Untersuchungsergebnisse. Die Analyse der Daten dient als Basis für eine Beurteilung, in welcher Form derartige kontextualisierte Angebote für Science Center angemessen sein können. DD 2.6 Mo 15:40 Casino 1.802 Probleme lösen mit begleitenden Zusatzfragen. Rebecca Franz 1, Torsten Franz 1, Teresa Henning 1 und Alexander Strahl 2 1 TU Braunschweig, IFdN, Abt. Physik, Bienroder Weg 82, D-38106 Braunschweig 2 Uni Salzburg, School of Education, AG Didaktik der Physik, Hellbrunnerstraße 34, A-5020 Salzburg Probleme lösen in der Physik - wer möchte das nicht gern einfach können? Da eine solche Kompetenz erst erlernt werden muss, beschäftigt sich die laufende explorative Studie damit, wie Lerner bei diesem Prozess unterstützt werden können. Dafür wurden begleitende Zusatzfragen entwickelt die neben einer regulär fachlich gestellten Aufgabe, eine Hilfe zum Bearbeiten von Übungsaufgaben darstellen sollen. Diese Zusatzfragen wurden im Rahmen einer Übung von ca. 170 Studierenden mit dem Nebenfach Physik zunächst angewandt und anschließend mit Hilfe eines Fragebogens bewertet. Zur Auswertung werden zum einen die von den Studierenden durchgeführten Berechnungen, Notizen und Ergebnisse berücksichtigt und mit der Kontrollgruppe, die ohne Zusatzfragen gearbeitet hat, verglichen. Des Weiteren soll die Auswertung des Fragebogens zeigen, inwieweit eine Hilfe in Form von zusätzlichen Leitfragen von Studierenden tatsächlich als unterstützend empfunden wurde.

Montag DD 3: Lehr- und Lernforschung 1 Zeit: Montag 14:00 16:00 Raum: Casino 1.811 DD 3.1 Mo 14:00 Casino 1.811 Wieder aufgegriffen: Annahmen und Eigenschaften des Rasch-Modells Guntram Kanig Berlin Rückblickend auf einen Vortrag über Probleme des Messens (Kanig & Hoffmann 1977) (Frühjahrstagung der DPG in Gießen) und auf Beiträge zu Kongressen der DGPs (Kanig 1978, 1980, 1994) möchte ich erneut auf das Modell von Rasch (1960, 1966ab) (RM) und die Problemlage in der Testtheorie bzw. Item-Response-Theory eingehen (z.b. Embretson & Reise 2000; Steyer & Eid 2001; Rost, 2004; Borg & Staufenbiel 2007; Moosbrugger & Kelava 2007; Wu & Adams 2007; DeMars 2010; Bühner 2011; DeVellis 2012). Dies im Hinblick auf die probabilistischen Grundlagen des RM (Spezialfall der IRT) und den Informationsgehalt des metrischen Skalenniveaus. Das Ganze unter Berücksichtigung des RM-spezifischen Konzepts spezifischer Objektivität und fragwürdiger Analogiebildungen (u.a. Rasch 1960, 1977) im Kontext physikalischer Messungen und Gesetzmäßigkeiten (Mechanik, Thermodynamik). Um von einer tragfähigen Argumentationsbasis ausgehen zu können, erfolgt eingangs eine Unterscheidung von individual- und gruppenstatistischen Interpretationen des RM. Der Vortragsablauf wird in einem handout dargestellt. Anlass für die Anmeldung sind die messtheoretischen Darstellungen bei Schulleistungsstudien (PISA/OECD, z.b. 2013; IQB- Vergleichsuntersuchungen 2011, 2013) sowie das Stichwort Rasch- Modell (Kubinger 2013; s. DORSCH, 16. Auflage). Demnach gelte das RM als Grundmodell der Item-Response-Theorie (IRT). DD 3.2 Mo 14:20 Casino 1.811 Funktionale Aspekte des Experiments - die Sicht der Lehrkraft Fadime Karaböcek und Roger Erb Institut für Didaktik der Physik, Goethe- Uni, Franlfurt Das Experiment ist eine zentrale Methode des Physikunterrichts. Ihm wird von Lehrkräften eine Vielzahl von möglichen Funktionen zugeschrieben. Ebenfalls lassen sich normativ viele Ziele zu Experimenten formulieren. Aus wissenschaftlicher Sicht stellt sich die Frage, welche Funktionen Experimente im Unterricht des Schulalltags tatsächlich einnehmen. Frühere Studien geben Hinweise darauf, dass das Ziel für Lehrpersonen vordergründig im Darstellen von Phänomen liegt (Abrahams, 2010). Im Rahmen der Studie *Einsatz von Experimenten im Physikunterricht* (Karaböcek & Erb, 2013) wird die Fragestellung nach dem Einsatzzweck von Experimenten in der Unterrichtsrealität aufgegriffen. Zur Untersuchung wurde eine Stichprobe von ca. 100 Lehrkräften gebeten, die im Unterricht durchgeführten Experimente in einem Fragebogen zu dokumentieren. Dabei wurden zum einen fachliche Informationen über das durchgeführte Experiment und dessen Durchführungsform erhoben. Zum anderen wurden die Ziele erfragt, die Lehrkräfte mit den Experimenten in konkreten Unterrichtssituationen verbinden. Im Vortrag wird ein Überblick über die mehrteilige Studie *Einsatz von Experimenten im Physikunterricht* gegeben und es werden erste Ergebnisse der Lehrkräfte-Befragung präsentiert DD 3.3 Mo 14:40 Casino 1.811 Die Rolle der Schüleraktivität während des Experimentierens Jan Winkelmann und Roger Erb Goethe-Universität, Frankfurt Im Rahmen unseres Projekts Fachwissenszuwachs durch Schüler- und Demonstrationsexperimente in der geometrischen Optik wurde mit Beginn des Schuljahres 2013/14 in 22 hessischen Schulklassen über drei Doppelstunden hinweg experimenteller Physikunterricht zum Thema Lichtbrechung durchgeführt. Dabei unterschied sich der Unterricht für drei Treatments in Bezug auf den Grad der Schüleraktivität: 1. Kochbuch-Anleitung, 2. freierer Arbeitsauftrag ( guided ) und 3. Demoexperiment. Im Fokus der Studie stand die Frage nach einem möglicherweise unterschiedlichen Fachwissenszuwachs bei den Schülerinnen und Schülern der drei Treatments. In einer vorangegangenen Studie (Winkelmann & Erb 2013) wurden keine bedeutsamen Unterschiede festgestellt. In der hier vorgestellten Studie wurden, neben der Konzentration auf das Gebiet der Lichtbrechung, zusätzlich zum Posttest kurze Tests direkt im Anschluss an die Durchführung der Experimente von den Schülerinnen und Schülern bearbeitet. Für die Präsentation erster Ergebnisse wird im Vortrag auf den Fachwissenszuwachs zwischen Prä- und Posttest sowie Prä- und den jeweiligen Kurztests eingegangen. Durch die am Untersuchungsdesign vorgenommene Änderung kann nun diskutiert werden, ob die Nachbereitung des Experiments (gemeinsam in der Klasse) die eigentlich lernförderliche Phase beim Experimentieren im Physikunterricht ist. DD 3.4 Mo 15:00 Casino 1.811 Diagnostik experimenteller Kompetenz im Unterricht - Überprüfung und Erhöhung der Güte diagnostischer Lehrerurteile Nico Schreiber Universität Duisburg-Essen Pädagogische und vor allem fachspezifische Diagnostik zählt zu den Kernaufgaben von Lehrkräften und erfordert diagnostische Kompetenz. Da diagnostische Urteile möglichst fair und genau sein müssen, gelten die Gütekriterien Reliabilität, Validität und Objektivität. Zwar kann im Schulalltag nicht der gleiche Maßstab an diese drei Gütekriterien gelegt werden wie in einem empirischen Forschungsprojekt. Trotzdem ist es wünschenswert, die Güte von Diagnosen durch Lehrkräfte im Rahmen der Professionalisierung zu verbessern. Schließlich sind aus der empirischen Schulforschung typische Urteilsfehler bekannt. Im Physikunterricht stellt die prozessbezogene Diagnostik experimenteller Fähigkeiten im Unterrichtsalltag eine besondere Herausforderung für Lehrkräfte dar, weil alltagstaugliche Diagnoseinstrumente fehlen. Im Vortrag wird ein Vorhaben vorgestellt, in dem die Güte diagnostischer Lehrerurteile bezüglich experimenteller Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler überprüft und durch Bereitstellung geeigneter Instrumente (Checkliste, Schülerfeedback) erhöht werden soll. Die theoretischen Grundlagen, die daraus abgeleiteten Forschungsfragen und das Design der Feldstudie werden im Vortrag präsentiert. DD 3.5 Mo 15:20 Casino 1.811 Fehlvorstellungen in der Mechanik: Analyse und Abhilfe Carsten Winkler PGS Dassel, Paul-Gerhardt-Str. 1-3, 37586 Dassel/Solling Eines der wesentlichen Grundprinzipien der Physik ist die allgemein anerkannte Verwendung von (Fach-) Begriffen, die durch präzise Definitionen oder Messvorschriften festgelegt sind. Dieses Vorgehen macht physikalische Aussagen objektivierbar und damit für jeden eindeutig nachvollziehbar. Im schulischen Unterricht stehen diesen Fachbegriffen häufig die Alltagssprache mit den Schülervorstellungen gegenüber, deren Bedeutung nur selten mit den Fachbegriffen übereinstimmt. Dieser Gegensatz ist die Ursachen vieler Lernschwierigkeiten, denn die Schülerinnen und Schülern (SuS) verbinden das Neue mit dem bereits bekannten und verstehen vor diesem Hintergrund oft nicht, was im Unterricht oder in Fachtexten behandelt wird. Als Beispiel soll hierzu das Thema Bewegungen aus dem Gebiet der klassischen Mechanik genauer in den Blick genommen werden. Dazu werden zunächst die Kenntnisse der SuS zu den Bewegungen am Beispiel des senkrechten Wurfs analysiert. Darauf aufbauend wird unter Anwendung der Newtonschen Gesetze im Sinne der Entwicklung von prozessbezogenen Kompetenzen gemeinsam mit den SuS ein Konzept (also eine Art Kochrezept ) erarbeitet, welche es erlaubt, Bewegungen im physikalischen Sinne zu analysieren und mit mathematischen Hilfsmitteln zu beschreiben. Dieses Konzept wird dann durch Anwendung auf den waagerechten und den schrägen Wurf auf ihren Nutzen hin überprüft. DD 3.6 Mo 15:40 Casino 1.811 Der Force Concept Inventory - Sind Multiple Choice Tests eine gute Idee? Hendrik Härtig Leibniz-Institut für die Didaktik der Naturwissenschaften und Mathematik, Kiel Der Force Concept Inventory (FCI) wird seit fast 20 Jahren genutzt, um das Verständnis des Kraftkonzepts zu erfassen. Der FCI ist ein Multiple Choice Test. Dieses Antwortformat wird aufgrund der kostengünstigen und zuverlässigen Durchführung und Auswertung bei vielen Personen bevorzugt. Seit einigen Jahren wird jedoch Kritik daran geäußert: So zeigt sich, dass Multiple Choice Test das Verständnis überschätzen und dass sie unter Umständen zu unerwünschten Lerneffekten führen. Als Alternative bieten sich offene Antwortformate an, die bislang aber mit hohen Kosten verbunden sind. Aus den USA liegen seit kurzem Technologien vor, die schriftlichen Antworten auf offene Antwortformate mit einer Software vollautomatisch auswerten. In einer Studie wurde diese Methode für den FCI erprobt. Multiple Choice und offene Aufgaben wurden direkt verglichen. Es zeigt sich, dass die

Montag offenen Antworten mehr über das Kraftverständnis aussagen: Kontexte wirken sich vor allem auf offene Aufgaben aus. Ferner werden in den schriftlichen Antworten gleichzeitig adäquate physikalische und alltagsbezogene Vorstellungen genutzt. Es zeigt sich, dass die Software basierte, automatische Auswertung zu sehr guten Ergebnissen hinsichtlich der Bewertung führt. Damit werden offene Aufgaben ebenfalls effektiv nutzbar. DD 4: Praktika und neue Praktikumsversuche 1 Zeit: Montag 14:00 16:00 Raum: Casino 1.812 DD 4.1 Mo 14:00 Casino 1.812 Experimentieren aus der Ferne: Optische Spektrometrie über das Internet Lars-Jochen Thoms und Raimund Girwidz LMU München Seit Bohr die Beziehung zwischen optischen Spektren und der Struktur der Atomhülle entdeckt hat, ist die Spektrometrie eine wichtige Anwendung in Physik und Chemie. Außerdem ist die Analyse von Spektren wichtig für die Betrachtung optischer Wellenphänomene und das Verständnis der Farbwahrnehmung. Schülerinnen und Schüler sollten die Möglichkeit haben, optische Spektren eigenständig zu untersuchen. Da aber Spektrometer teuer sind und für Energiemessungen eine aufwendige Kalibrierung nötig ist, haben wir ein über das Internet ferngesteuertes Experiment entwickelt. Sechs verschiedene Leuchtmittel können vom Emissionsspektrum bis hin zur spektralen Abstrahlcharakteristik untersucht werden. Im Vortrag werden mögliche Experimente, technische Details und erste Ergebnisse empirischer Pilot-Studien vorgestellt. DD 4.2 Mo 14:20 Casino 1.812 Können mit IBE experimentelle Fertigkeiten vermittelt werden? Stephan Fraß, Christian Weyers und Heidrun Heinke RWTH Aachen Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) können dabei helfen, die Kluft zwischen theoretischer Vorbereitung und praktischen Anforderungen im Praktikum zu überwinden (Zastrow, 2001). Zudem haben sie das Potential einen ähnlich guten Lernerfolg zu bewirken wie Realexperimente (Brell, 2008). Der Schwerpunkt bisheriger Studien lag in der Untersuchung des mit IBE verbundenen fachlich-inhaltlichen Lernerfolgs. Inwieweit durch IBE handwerklich-experimentelle Fertigkeiten gezielt geschult werden können, ist bisher ungeklärt. In der vorgestellten Studie soll dieser Frage am Beispiel der optischen Justage eines Versuchsaufbaus zum Photoeffekt nachgegangen werden. Für die Untersuchung wird ein effizientes Erhebungsinstrument benötigt, mit dessen Hilfe der Prozess der Justage objektiv und mit hinreichender Genauigkeit auch für große Probandenzahlen erfasst werden kann, sodass eine zuverlässige Bewertung des Prozesses möglich ist. In einem ersten Schritt werden hierfür in einer explorativen Vorstudie mittels vorstrukturierten Justageprotokollen typische Abläufe und Fehlerschwerpunkte während der Justage identifiziert. In einem zweiten Schritt soll ein technisches Erhebungsinstrument entwickelt werden, das in der Lage ist die prozeduralen Objektdaten (Position, Einstellung, Zeit bzw. Reihenfolge) der optischen Bauelemente aufzuzeichnen. Die vorgestellten Untersuchungen bereiten eine Interventionsstudie vor, in der anhand der Objektdaten die Wirksamkeit von IBE untersucht werden soll. DD 4.3 Mo 14:40 Casino 1.812 Visualizing fundamental physical phenomena using optical levitation Oscar Isaksson 1,2, Magnus Karlsteen 1, Mats Rostedt 2, and Dag Hanstorp 2 1 Department of Applied Physics, Chalmers University of Technology, SE-412 96 Gothenburg, SWE- DEN 2 Department of Physics, University of Gothenburg, SE-412 96 Gothenburg, SWEDEN We will present an experiment in which optical levitation is combined with Millikan s classical oil drop experiment. We have designed a system which can be used to demonstrate several fundamental physical phenomena using the bare eye as the only detector. Electrically charged oil droplets are trapped and kept for up to eight hours in a vertically aligned and focused laser beam. The size, and hence the mass, of a trapped droplet is determined by producing a diffraction pattern with a horizontally aligned 633 nm HeNe laser. The vertical position of the electrically charged drop can be changed by applying an electric field. The change in position is measured by imaging scattered light onto a screen or a PSD. Excess electrons on the droplet can be removed by exposing it to an α-emitter. The final goal with the experiment is to demonstrate the quantization of charge by observing the change in position when single electrons are removed. The total cost for the system is less than EUR 2000. It can therefore be made available at teaching institutes. The simplicity of the experiments will make it possible to move the set-up for demonstration at for example exhibitions or conferences. DD 4.4 Mo 15:00 Casino 1.812 Electron Beam Ion Sources for student education at universities Erik Ritter 1 and Guenter Zschornack 2 1 DREEBIT GmbH, Dresden, Germany 2 TU Dresden, Dresden, Germany Ion beams have become essential tools used in many fields of fundamental research as well as industrial applications. Thus, it is important for todays physics students to understand the basics of ion beam creation, transportation as well as ion-surface interactions. We present results from laboratory training courses using table-top sized electron beam ion sources of the Dresden EBIT type which is able to produce a large spectrum of ions with low or high charge states. The initial ion beam is guided through several ion optical elements like Einzel lenses and deflectors, is separated by the charge-to-mass ratio of its components with a Wien-Filter or dipole analyzing magnet and is detected in a Faraday Cup. A specific assembly for laboratory training as used at the Technische Universitaet Dresden and the Jagiellonian University in Krakow, Poland, is introduced. In typical experiments, students analyze the charge-to-mass ratio spectrum from a Dresden EBIT measured using a Wien Filter. The composition of the extracted ion beam can be manipulated by the gas pressure or the ionisation time. In a wider context, the atomic physics processes occurring especially during the production of highly charged ions also appear in nuclear fusion facilities as well as in many astrophysical phenomena, for example supernovas. Such aspects can be discussed in order to help students connect to modern research carried out at large international facilities. DD 4.5 Mo 15:20 Casino 1.812 Ein moderner Praktikumsversuch zur Bestimmung der Elementarladung angelehnt an das Experiment von Millikan Jürgen Giersch 1, Stefan Pohl 2 und Jürgen Durst 2 1 Hochschule für angewandte Wissenschaften, Landshut, Deutschland 2 Ludwig-Maximilians-Universität, München, Deutschland Studierende des Studienfachs Physik an Ludwig-Maximilians- Universität in München führen im Physikpraktikum einen Praktikumsversuch angelehnt an das Experiment von Millikan zur Bestimmung der Elementarladung durch. Dabei sollen sie eigentlich beobachten, dass die elektrische Ladung in quantisierten Mengen auftritt. Die Messunsicherheiten des Versuchsaufbaus ließen in vergangenen Semestern allerdings nur die Vermittlung der Messmethode an sich zu. Die Ladungsquantisierung konnte von Praktikumsteilnehmern aber nicht nachgewiesen werden. Ziel einer Masterarbeit war es unter anderem, zu prüfen, ob letzteres im Rahmen eines Physikpraktikums nicht doch möglich ist. Neben etlichen wichtigen Modifikationen am experimentellen Aufbau werden auch die Vorzüge einer modernen Messdatenerfassung der Bewegung der Öltröpfchen mittels Videoanalyse vorgestellt. Zudem wird über Erfahrungen und Ergebnisse beim Einsatz des überarbeiteten Versuchsaufbaus im Praktikumsbetrieb berichtet. Es gelang, die Hauptunsicherheitsfaktoren so weit zu minimieren, dass die Quantisierung tatsächlich beobachtbar wurde und diese quantitativ selbst im Praktikumsbetrieb nur um wenige Prozent vom CODATA-Wert abweicht. DD 4.6 Mo 15:40 Casino 1.812 Polarisation und 3D-Technik im Kino Antje Bergmann 1, Andreas Hasenohr 1, Andreas Langendörfer 2 und Günter Quast 3 1 Institut für Theoretische Festkörperphysik, Karlsruher Institut für Technologie 2 Hilda-Gymnasium, Pforzheim 3 Institut für Experimentelle Kernphysik, Karlsruher Institut für Technologie

Montag Der 3D-Film hat heutzutage wieder großen Anklang in den Kinosälen sowie Heimkinos gefunden. Es gibt jedoch mittlerweile die verschiedensten Techniken zur Realisierung der 3D-Effekte mit diversen Vor- und Nachteilen. In einem Versuch unserer Physik-Schülerlabor- Initiative (PSI) sowie im physikalischen Lehramtspraktikum werden einige dieser Techniken in Experimenten nachgestellt - von der alten rot-grün-methode bis hin zur reald-technik mit zirkularer Polarisation. Nach Versuchen zu den physikalischen Grundlagen (z.b. Erzeugung zirkularer Polarisation) können Schüler/Studenten eigene 3D- Projektionen von selbst erstellten Dias mit verschiedenen Polarisationstechniken erzeugen, die mit entsprechenden Kinobrillen betrachtet werden können. Diese Techniken können dann auf ihre besonderen Vorund Nachteile hin getestet und diskutiert werden. Die erstaunlich einfachen Versuchsaufbauten und das didaktische Potenzial zu diesen Verfahren werden in diesem Beitrag vorgestellt. DD 5: Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht 1 Zeit: Montag 14:00 16:00 Raum: HZ 12 DD 5.1 Mo 14:00 HZ 12 Interessante Physik mit Nahinfrarotphotographie Michael Vollmer 1, Joe A. Shaw 2 und Klaus Mangold 3 1 FH Brandenburg 2 MSU Bozeman 3 Rottenburg Kommerzielle Digitalkameras, insbesondere digitale Spiegelreflexkameras erlauben nach Ausbau des IR Sperrfilters und Nutzung von Kantenfiltern zur Ausblendung des sichtbaren Spektralbereichs eine hervorragende Möglichkeit, optische Materialeigenschaften im nahen Infrarotbereich zwischen 800 nm und 1000 nm zu studieren. Der Vortrag beschreibt Grundlagen der benötigten Kameratechnik und eine Auswahl einfacher Beispiele. Insbesondere wird hinsichtlich eines Vergleichs zwischen sichtbaren und Nahinfrarotaufnahmen die zugrundeliegende Physik diskutiert [1]. [1] The Physics of Near-Infrared Photography, K. Mangold, J.A. Shaw, M. Vollmer, Eur. J. Phys. 34/6, S51-71 (2013) DD 5.2 Mo 14:20 HZ 12 Implizite Assoziationen zum Physikunterricht Nico Westphal 1 und Lutz-Helmut Schön 2 1 Humboldt-Universität zu Berlin, AG Didaktik der Physik 2 Universität Wien, Zentrum für LehrerInnenbildung Das Fach Physik gilt im Allgemeinen als unbeliebt, uninteressant und schwierig. Hinzu kommt eine starke gedankliche Verknüpfung mit dem männlichen Geschlecht, wodurch vor allem bei Mädchen die Hürde unüberwindbar scheint, diese Stereotypen zu verändern. Da sich die sozial geteilten Annahmen über die Eigenschaften des Faches auch auf Annahmen über Personen übertragen, die mit dem Fach identifiziert werden, gelten diese zwar als intelligent, jedoch auch als unbeliebt, isoliert und männlich. Schülerinnen und Schüler, die diese Eigenschaften nicht mit ihrem idealen Selbst vereinbaren können, werden demnach auch kein positives physikbezogenes Selbstkonzept aufbauen. Mithilfe von Implicit Association Tests (IATs) lassen sich diese Stereotypen, Einstellungen, Identitäten und das Selbstkonzept messen, indem die Konstrukte basierend auf der Balanced Identity Theorie als Assoziationen interpretiert werden. Im Rahmen einer Evaluierung der phänomenbasierten Anfangsoptik wurden mehrere IATs eingesetzt, um Aspekte des Images von Physik und das fachbezogene Selbstkonzept zu messen. Im Vortrag werden die Ergebnisse vorgestellt und die Möglichkeiten sowie Grenzen des IATs als Instrument der Physikdidaktik zur Messung von Veränderungen innerhalb der Konstrukte diskutiert. DD 5.3 Mo 14:40 HZ 12 Tröpfchenballett auf heißem Tee. Wilfried Suhr Universität Münster, Institut für Didaktik der Physik Auf der Oberfläche heißer Getränke lässt sich unter schrägem Lichteinfall eine hauchfeine, oft zellenartig strukturierte Schicht ausmachen, die zuweilen farbig schillert. Die Vergrößerung einer Lupe reicht aus, um zu erkennen, dass es sich dabei um eine Ansammlung vieler Mikrotröpfchen handelt, die dicht über der Flüssigkeitsoberfläche schweben. Bei höherer Vergrößerung erkennt man dort sogar Bereiche mit hexagonal angeordneten Tröpfchen. Einer physikalischen Erklärung dieses Alltagsphänomens lässt sich mit Experimenten auf die Spur zu kommen, die mit schulischen Mitteln realisierbar sind. Wie gezeigt werden wird, verschaffen sie Einblicke in das Wachstum der Tröpfchen, in die Bedingungen für ihren Schwebezustand und in die zur Musterbildung beitragenden Wechselwirkungen. DD 5.4 Mo 15:00 HZ 12 Schulprojekt Renaissance trifft Physik Rudolf Pausenberger Turm der Sinne, Nürnberg Schüler eines P-Seminars erstellen eine interaktive Wanderausstellung im Stil eines Science Centers. Ihr Thema sind naturwissenschaftliche Erfindungen in Nürnberg an der Wende zur Neuzeit. Kennzeichen des Projekts sind die selbstständige Organisation und Durchführung durch die Schüler sowie eine enge Verzahnung fachwissenschaftlicher und handwerklicher Tätigkeit. In der Regel sind bei kulturgeschichtlichen Themen kaum Experimente vertreten; ab jetzt können sie mit den fertigen Hands-on-Exponaten als Schülerversuche unterrichtet werden. So wird Wissenschaft als zentraler Teil abendländischer Kultur begreifbar. Die Ausstellung hat den P-Seminar-Preis des bayerischen Kultusministeriums gewonnen. DD 5.5 Mo 15:20 HZ 12 Möglichkeiten zur Behandlung des Wärmeäquivalents im Unterricht Eduard Krause und Christian Deitersen Didaktik der Physik, Universtität Siegen, Adolf-Reichweinstraße 2, 57068 Siegen Bekanntlich ist die Vernetzung der einzelnen Teilgebiete der Physik beim Lehren und Lernen von hoher Bedeutung. Zu den Schnittstellen zwischen Mechanik und Thermodynamik gehört die Beschäftigung mit dem Wärmeäquivalent, das in der Geschichte der Physik eine wichtige Rolle spielte. Welche Leistungen Meyer, Joule und Colding mit der Bestimmung des quantitativen Zusammenhangs zwischen Arbeit und Wärme erbracht haben, wird erst dann deutlich, wenn man selbst Experimente zur Findung des Wärmeäquivalents durchführt. Auf experimentellem Wege kann man für Lernende besonders gut verdeutlichen, dass Wärme eine Prozessgröße ist und keinesfalls mit stofflichen Vorstellungen (Stichwort Phlogiston) in Verbindung gebracht werden darf. Im Vortrag sollen Möglichkeiten präsentiert werden, wie man mit moderneren Mitteln das Wärmeäquivalent experimentell zugänglich machen kann. DD 5.6 Mo 15:40 HZ 12 Analogien im Physikunterricht - Warum Analogien in der Physik mehr sind als nur allgemeine heuristische Prinzipien Eduard Krause Didaktik der Physik, Universtität Siegen, Adolf-Reichweinstraße 2, 57068 Siegen Analogiebetrachtungen werden als allgemeine heuristische Prinzipien beim Vermitteln neuer Wissensinhalte gern genutzt. Nicht nur in der Physik, sondern auch in allen anderen Fächern können Schülerinnen und Schülern auf diese Weise die zu erschließende Inhalte in Bezug zu bereits bekanntem Wissen setzen. Im Vortrag wird erläutert, wie der physikspezifische Einsatz von Analogien aussehen sollte. Zwar ist bei der Verwendung von Analogien im Physikunterricht Vorsicht geboten, da diese nicht immer legitim sind, doch bietet die Fachsystematik der Physik den Analogiebetrachtungen eine besondere Chance: Das komplexe Theoriegebäude der Physik basiert auf einigen fundamentalen Prinzipien (Erhaltungsprinzip, Symmetrieprinzip, usw.). Einerseits lassen sich auf der Grundlage dieser Prinzipien Analogien gezielt im Physikunterricht einsetzen und andererseits können durch den Einsatz von Analogien die Prinzipien der Physik als integrierende Elemente und Problemlösewerkzeuge vermittelt werden.

Montag DD 6: Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht 2 Zeit: Montag 16:30 17:30 Raum: Casino 1.801 DD 6.1 Mo 16:30 Casino 1.801 Schülerinnen und Schüler verstehen das 1-Liter-Auto: Umwandlung von Fasern in Balken wird erfahrbar und berechenbar Hans-Otto Carmesin 1,2,3, Christiane Matthies 4, Hannes Michaelsen 1 und Kristin Voßberg 1 1 Gymnasium Athenaeum, 21680 Stade, Harsefelder Straße 40 2 Studienseminar Stade, Bahnhodstraße 5, 21682 Stade 3 Universität Bremen, Fachbereich 1, Pf 330440, 28334 4 Airbus Stade, Airbus-Straße 2, 21684 Stade Nach dem 3-Liter Auto gibt es plötzlich das 1-Liter-Auto. Wie geht das? Es besteht weitgehend aus Carbon alias CFK, das Geheimnis ist also großenteils der Leichtbau. Aber wie kann man aus Fasern tragfähige Karosserien bauen? Die Schülerinnen und Schüler der Klassenstufe 11 fertigten zunächst selbst einfache Gegenstände aus Carbon. Sodann folgerten wir aus dem Hookeschen Gesetz und dem Hebelgesetz die Differentialgleichung zur Balkenbiegung. Die Schülerinnen und Schüler erstellten die Lösungen und analysierten diese. So konnten sie die Erzeugung von Balken aus Fasern erleben, modellieren, Biegelinien bestimmen, die Verteilung von Spannungen in Balken errechnen, besonders feste Balkenformen ermitteln, Gewichtseinsparungen berechnen und so ein Grundprinzip des 1-Liter-Autos erklären. Wir zeigen verblüffende und zugleich aussagekräftige Versuche mit verschiedenen CFK-Streifen und stellen quantitative Kontrollversuche vor. Wir berichten über ein neuartiges, ganzheitliches und anspruchsvolles Konzept unserer Schüler-Ingenieur-Akademie. Wir berichten über Erfahrungen aus dem Unterricht und schlagen das Thema als zukunftsweisenden allgemeinbildenden Kontext mit vielfältigen Anwendungen vor. DD 6.2 Mo 16:50 Casino 1.801 Schülerinnen und Schüler verstehen Regelkreise mit Hilfe von Oszillatoren Hans-Otto Carmesin 1,2,3 und Jürgen Brunßen 4 1 Gymnasium Athenaeum, 21680 Stade, Harsefelder Straße 40 2 Studienseminar Stade, Bahnhodstraße 5, 21682 Stade 3 Universität Bremen, Fachbereich 1, Pf 330440, 28334 4 Jobelmannschule, Glückstädter Straße 15, 21682 Stade Regelkreise sind in Natur und Technik weit verbreitet. Beispiele sind der Thermostat, die Mengen- und Druckregelung von Löschwasser oder die Regelung eines industriellen Prozesses. Auch der Körper regelt seine Temperatur oder seinen Herzrhythmus. Schülerinnen und Schüler bildeten die drei Grundtypen Proportionalregler, Differenzialregler und Integralregler durch einen harmonischen Oszillator nach. Wir stellen in diesem Zusammenhang ein neuartiges, ganzheitliches und anspruchsvolles Konzept unserer Schüler-Ingenieur-Akademie vor. Wir berichten über Erfahrungen aus dem Unterricht und schlagen das Thema als Kontext mit vielfältigen Anwendungen vor. DD 6.3 Mo 17:10 Casino 1.801 Schülerinnen und Schüler untersuchen innovative Energiespeicher mit Hilfe von Wärmekissen Hans-Otto Carmesin 1,2,3 und Matthias Kreier 4 1 Gymnasium Athenaeum, 21680 Stade, Harsefelder Straße 40 2 Studienseminar Stade, Bahnhodstraße 5, 21682 Stade 3 Universität Bremen, Fachbereich 1, Pf 330440, 28334 4 Gymnasium Warstade, Bürgermeister Grube Straße 1, 21745 Hemmoor Die Energiewende ist ein epochaltypisches Problem, das den Gehalt des Physikunterrichts steigern kann. In einer neunten Klasse des Gymnasiums wurde die Problematik der Energiespeicherung thematisiert. Als Lösungsansatz wurde ein Phasenübergang betrachtet. Konkret wurde der Übergang fest/flüssig bei Natriumacetat-Trihydrat behandelt. Die Schülerinnen und Schüler führten quantitative Untersuchungen mit Hilfe von Wärmekissen und anderen lebensweltlichen Materialien durch. Sie werteten die Versuche besonders in Bezug auf die Energiespeicherung aus. Wir berichten über Erfahrungen aus dem Unterricht. DD 7: Sonstiges Zeit: Montag 16:30 17:30 Raum: Casino 1.802 DD 7.1 Mo 16:30 Casino 1.802 Demonstrationsexperimente zur Visualisierung laminarer und turbulenter Flüssigkeitsströmungen um feste Körper Martin Stolz, Stephanie Schreiner und Rolf Pelster FR 7.2 Experimentalphysik, Universität des Saarlandes Strömungen von Flüssigkeiten können auf unterschiedliche Weise sichtbar gemacht werden. Zum einen durch kleine Teilchen, die in der Flüssigkeit schweben oder auf der Oberfläche schwimmen. Dies erfordert allerdings einiges experimentelles Geschick und ist auch störanfällig. In Strömungskanälen hingegen können Farbstoffe über Düsen zugegeben werden, was aber bereits einen größeren experimentellen Aufwand erfordert. Wir zeigen, wie man auch ohne spezielle Strömungskanäle recht einfach laminare und turbulente Strömungen sichtbar machen kann. Dazu wird ein beheizter Körper in einem Wassertrog bewegt und die umgebende Wasseroberfläche über eine mitgeführte Wärmebildkamera beobachtet. Mit zunehmender Geschwindigkeit lassen sich die verschiedenen Strömungsformen bis zur Ausbildung der Kármánschen Wirbelstraße beobachten. DD 7.2 Mo 16:50 Casino 1.802 Wie weißes Licht ein gelbes Blatt blau erscheinen lässt - Eine Untersuchung zu farbigen Schatten auf getönten Untergründen Sebastian Hümbert und Johannes Grebe-Ellis Bergische Universität Wuppertal Ausgehend von den Zweifarben-Projektions-Experimenten Lands und deren Systematisierung und Erweiterung in den Bereich der Farbmischung durch Wilson, Brocklebank und Holtsmark wurde in den letzten Jahren insbesondere das Phänomen des farbigen Schattens physikdidaktisch erschlossen (Westphal, Weidinger, Iden, Tatge & Grebe-Ellis). Offen blieb in den bisherigen Untersuchungen, welchen Einfluss die Untergrundfärbung hat. Verwendet man in der Grundanordnung zur Erzeugung des farbigen Schattens an Stelle eines weißen Schirms eine homogen gelb gefärbte Fläche, bleibt bei Bestrahlung mit Weiß und Gelb der Schatten bezüglich der gelben Lichtquelle bläulich. Im Beitrag wird eine genauere Untersuchung und Vermessung farbiger Schatten auf farbigen Untergründen vorgestellt und im Kontext neuerer Forschungsergebnisse zum menschlichen Farbensehen diskutiert. DD 7.3 Mo 17:10 Casino 1.802 Einfache Einzelprüfungsversuche zur Messung experimenteller und fachlicher Kompetenzen Ilja Rückmann Universität Bremen, Otto-Hahn-Alle-1, 28359 Bremen Da Versuche und Berichte meist zu zweit durchgeführt bzw. angefertigt und nach Korrektur zurückgegeben werden ist eine praktikumsrelevante Modulabschlussprüfung notwendig. Mit den an verschiedenen Universitäten durchgeführten Praktikumsklausuren oder mündlichen Prüfungen ist eine Einschätzung der erworbenen experimentellen Fähigkeiten kaum möglich. Berichtet wird über die erfolgreiche Erprobung von Einzel-Prüfungsversuchen als Modulabschlussprüfungen. Zur Verfügung stehen inzwischen 11 verschiedene Prüfungsversuche zur Mechanik, 6 Versuche zur Elektrodynamik und 5 Versuche zur Optik, die jeweils 5-fach vorhanden sind. Die Auswahl für den Studierenden erfolgt am Prüfungstag durch Losverfahren. Die Versuche sind so ausgelegt, dass die durchzuführenden Messungen innerhalb von max. 30 Minuten durchführbar sind, so dass 2,5 Stunden zur Auswertung und Anfertigung eines handschriftlichen Ergebnisberichts von max. 2,5 Seiten zur Verfügung stehen. Wert gelegt wird auf ein aussagekräftiges Messprotokoll, entsprechende grafische Darstellungen auf Millimeterpapier und einen gut lesbaren Ergebnisbericht mit nachvollziehbarer Abschätzung der Messunsicherheiten. Das Aufgabenblatt enthält meist zwei unterschiedliche Messvorschriften, sodass der Durchführende eine Selbstkontrolle seines Ergebnisses hat. Im Vortrag werden einige Prüfungsversuche näher vorgestellt, die sich auch als preiswerte Schulversuche eignen.